地鐵板式道岔鋪設(shè)技術(shù)研究及應(yīng)用

李育朝

【摘 要】 隨著國內(nèi)高速鐵路板式軌道的快速發(fā)展和先進(jìn)的測量控制技術(shù)手段的使用，為地鐵軌道工程的施工和發(fā)展提供了一個全新的思路和模式。但是地鐵軌道不同于高速鐵路，在設(shè)計技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、工況邊界條件、環(huán)境減振降噪需求等方面存在著差異。為此，借鑒高速鐵路無砟軌道技術(shù)，上海地鐵嘗試在12號線設(shè)計了1組9號單開預(yù)制板道岔，論文以該工程實踐為背景，提出了地鐵道岔預(yù)制板合理的設(shè)計尺寸，開發(fā)了地鐵板式道岔數(shù)字化精調(diào)和自密實混凝土配合比設(shè)計、配置及灌注、板式道岔鋪設(shè)成套技術(shù)，可為地鐵板式道岔設(shè)計及施工提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】地鐵板式道岔；自密實混凝土灌注；板式道岔精調(diào)

【中圖分類號】U213.2

【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A·B

Research and Application of Subway Slab Turnout Technology Track

Li Yu-zhao

（China Railway First Group New Railway Laying Corporation Xianyang Shaanxi 712000）

【Abstract】With the rapid development of domestic high-speed railway slab track and the use of advanced measurement and control technology， it provides a new idea and mode for the construction and development of subway track project. However， the subway track is different from the high-speed railway， there are differences in the design of technical standards， working conditions boundary conditions， environmental noise reduction requirements. To this end， drawing on the high-speed railway ballastless track technology， the Shanghai subway to try in the 12 line design of a group of 9 single open prefabricated slab turnout， the paper to the engineering practice as the background， put forward the subway switch prefabricated slab reasonable design size， The design and configuration of the subway slab turnout digital fine adjustment and self-compacting concrete mix design， configuration and perfusion， slab turnout laying complete sets of technology， for the subway plate turnout design and construction to provide reference.

【Key words】Subway slab turnout；Self - compacting concrete；Slab turnout fine tuning

1. 概述

京津、京滬高速鐵路從德國引入18號、42號大號碼板式無砟道岔，道岔板在工廠內(nèi)分段預(yù)制，現(xiàn)場機(jī)械化鋪設(shè)，精調(diào)到位后，灌注自密實混凝土，然后在其上鋪設(shè)道岔鋼軌件。經(jīng)過工程實踐，先后在滬杭、鄭徐等高速鐵路項目得到推廣應(yīng)用。地鐵道岔區(qū)整體道床澆筑混凝土方量較大，要求一組單開道岔一次澆筑成形，工人勞動強(qiáng)度大，混凝土澆筑過程中對已精調(diào)到位的道岔軌排會產(chǎn)生擾動，影響道岔幾何形位?？紤]將高速鐵路板式道岔的理念引入地鐵，需要結(jié)合地鐵特殊的工況條件進(jìn)行板長、板寬的設(shè)計，并開發(fā)配套的道岔板運輸、鋪設(shè)、精調(diào)工藝和配套的工裝。上海地鐵12號線嘗試設(shè)計了一組9號單開板式道岔，并在虹梅路站進(jìn)行了試鋪，取得了良好效果。

圖1 地鐵預(yù)制道岔板軌道分塊示意

圖2 地鐵板式道岔道床結(jié)構(gòu)斷面

2. 預(yù)制9號單開道岔板軌道結(jié)構(gòu)設(shè)計

地鐵板式道岔根據(jù)地鐵使用道岔的特點和型號進(jìn)行設(shè)計，板式道岔道床結(jié)構(gòu)主要由道岔板、自密實混凝土層、隔離膜和底座組成。

（1）地鐵地下線整體道床道岔主要以9號道岔為主，根據(jù)9號單開道岔結(jié)構(gòu)，同時考慮模板制作以及道岔板的生產(chǎn)、存放、吊裝、運輸，滿足軌排孔下料尺寸（27 m×3 m）要求。寬度或長度不大于3 m，60～9號單開道岔共分為9塊板，單塊板最大重量約6 t，板縫設(shè)計為100 mm，轉(zhuǎn)轍機(jī)安裝溝槽處采用420 mm，并預(yù)留凹槽（適用于軌枕式轉(zhuǎn)轍機(jī)）。道岔板岔前轉(zhuǎn)轍器部分為矩形，導(dǎo)曲線部分為梯形，岔后為梯形和不規(guī)則四邊形。

（2）經(jīng)力學(xué)分析以及結(jié)構(gòu)配筋設(shè)計，道岔板厚度確定為200 mm，并設(shè)置20 mm高的承軌臺，承軌臺寬度260 mm。

（3）承軌臺內(nèi)預(yù)埋扣件套管，每個承軌臺內(nèi)預(yù)埋的套管數(shù)量從4個到8個不等。

（4）每塊板上設(shè)置兩個自密實混凝土灌注孔，上口直徑為160 mm，下口直徑為140 mm，根據(jù)灌注要求，兩個孔距離為2.4 m。endprint

（5）考慮道岔板制造時脫模方便及施工時起吊使用，在每塊道岔板上布置了4組起吊套管，起吊套管統(tǒng)一布置在板的縱向。

（6）地鐵9號道岔板縱橫向限位采用凹槽方式。道岔板厚220 mm（包括20 mm承軌臺），自密實混凝土層厚102 mm（含4 mm的土工布隔離層），底座厚度180 mm，限位凹槽深80 mm。

（7）地鐵板式道岔道床平、斷面圖分別如圖1、圖2。

3. 預(yù)制9號單開道岔板軌道鋪設(shè)總體方案

道岔板為專項設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)定型產(chǎn)品，采用工廠化進(jìn)行道岔板預(yù)制生產(chǎn)，加工成型的道岔板通過汽車運輸至鋪岔車站，通過地鐵預(yù)留的吊裝孔吊入需鋪岔的地下車站，采用吊裝運輸設(shè)備，運輸、吊裝至鋪岔位置，采用軌道基礎(chǔ)控制網(wǎng)及配套測量系統(tǒng)及工裝設(shè)備進(jìn)行道岔板幾何位置調(diào)整，調(diào)整完畢后進(jìn)行自密實混凝土層的灌注施工，最后道岔鋼軌及配件組裝及精調(diào)。道岔板基底臺座混凝土施工提前于道岔板鋪設(shè)前完成。

地鐵板式道岔施工基本工藝流程如圖3。

4. 預(yù)制9號單開道岔板軌道鋪設(shè)工藝及技術(shù)要求

4.1 道岔板組合拼裝試驗。

因道岔板預(yù)制和道岔鋼軌件、扣件生產(chǎn)不是同一個廠家，其制造均存在偏差，首次實施的預(yù)制板道岔，需要在鋪軌基地或廠家進(jìn)行道岔板鋪設(shè)及道岔組裝試驗，各項指標(biāo)滿足要求后，再運往現(xiàn)場進(jìn)行鋪設(shè)。重點檢查道岔墊板位置安裝高度、鐵墊板的厚度、預(yù)埋尼龍?zhí)坠芸孜坏仁欠駶M足限差要求。同時注意拼裝板式道岔嚴(yán)禁多次重復(fù)在尼龍?zhí)坠軘Q入扣件螺栓，尼龍?zhí)坠軘Q入扣件螺栓時按要求涂油脂。

4.2 預(yù)制道岔板混凝土底座施工。

（1）根據(jù)調(diào)線調(diào)坡后的線路，測設(shè)道岔線路中心線、板縫位置線、道岔底座邊線、高程控制樁，作為基底鋼筋網(wǎng)綁扎、結(jié)構(gòu)縫設(shè)置里程、限位凹槽設(shè)置位置、基底混凝土高程控制的基準(zhǔn)。

（2）混凝土底座鋼筋綁扎、模板安裝、混凝土澆筑等與普通預(yù)制板道床混凝土底座施工類似，這里需要注意的是凹槽模板安裝定位及控制，其縱、橫向位置允許偏差控制在2 mm以內(nèi)，否則將會與道岔板下門形鋼筋發(fā)生沖突，影響道岔板鋪設(shè)。

4.3 預(yù)制道岔板鋪設(shè)邊線測設(shè)。

混凝土底座施工完成后，在其上測設(shè)道岔板鋪板邊線，給道岔板初步就位、鋪設(shè)土工布、自密實混凝土層鋼筋網(wǎng)片綁扎提供基準(zhǔn)位置。

4.4 隔離層及彈性墊層鋪設(shè)。

在混凝土底座上按設(shè)計尺寸鋪設(shè)隔離層及凹槽周圍彈性墊層，隔離層鋪設(shè)前應(yīng)將底座表面和限位凹槽清理干凈，鋪貼平整。

4.5 自密實混凝土鋼筋網(wǎng)片安裝。

鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)片根據(jù)道岔板的分塊情況，以測量的邊線和板縫線為基準(zhǔn)，進(jìn)行鋼筋網(wǎng)片的布設(shè)。部分鋼筋在門形筋位置穿鋼筋，按設(shè)計要求設(shè)置。

4.6 道岔板運輸及鋪設(shè)。

4.6.1 道岔板的運輸。

道岔板由有岔車站上部預(yù)留的孔洞（一般為盾構(gòu)端頭井）吊入地下車站，采用運輸及吊裝設(shè)備進(jìn)行道岔板的鋪設(shè)。在吊裝運輸過程中，注意對道岔板的邊角的保護(hù)，道岔板長時間臨時存儲時，需采取措施防止道岔板的翹曲變形。

4.6.2 道岔板的鋪設(shè)及初步就位。

（1）道岔板鋪設(shè)前，應(yīng)確認(rèn)鋪設(shè)的土工布隔離層表面不得殘留雜物，綁扎的鋼筋網(wǎng)片位置正確。

（2）按照設(shè)計不同道岔板的先后布置順序，進(jìn)行道岔板鋪設(shè)。道岔板鋪設(shè)前，應(yīng)預(yù)先在基底表面放置支撐墊木，墊木位置應(yīng)放在道岔板板端位置，放置四塊墊木做臨時支撐（墊木放置位置宜臨邊，在調(diào)節(jié)器起板后方便取出）。墊木高度按90 mm厚度加工（小于自密實混凝土層厚度，道床板自密實混凝土厚度102 mm）。

（3）作業(yè)面起吊設(shè)備配合進(jìn)行道岔板的鋪設(shè)，以放樣的邊線和板縫線為基準(zhǔn)進(jìn)行落板并初步就位，軌道粗鋪精度控制：前后允許偏差10 mm，左右允許偏差10 mm（滿足調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)范圍）。

4.7 道岔板精調(diào)及固定。

道岔板精調(diào)從岔后往岔前依次進(jìn)行。道岔板精調(diào)依據(jù)軌道基礎(chǔ)控制網(wǎng)，采用全站儀和配套的道岔調(diào)板軟件進(jìn)行測量和精調(diào)。道岔板上利用扣件尼龍?zhí)坠茏鳛槔忡R定位孔，全站儀實時測量同棱鏡交換數(shù)據(jù)，指揮人工利用三向調(diào)節(jié)器進(jìn)行道岔板的精調(diào)。道岔板精調(diào)注意搭接測量，避免產(chǎn)生累積偏差。嚴(yán)格控制道岔板的前后位置（沿線路方向），尤其轉(zhuǎn)轍機(jī)安裝位置的道岔板。具體精調(diào)允許誤差如表1。道岔板精調(diào)完畢后，應(yīng)檢查四角位置的調(diào)節(jié)器是否均處于受力狀態(tài)，可能存在精調(diào)器三點受力狀態(tài)，造成道岔板固定不牢固。道岔板精調(diào)到位后，進(jìn)行壓板裝置和自密實混凝土封邊模板的安裝。

4.8 板下自密實混凝土灌注。

預(yù)制道岔板下自密實混凝土灌注揭板試驗采用普通預(yù)制板進(jìn)行。揭板試驗合格后，按確定的施工配合比進(jìn)行自密實混凝土的配置及灌注，灌注時，宜采用“慢——快——慢”方式，連續(xù)一次性完成單塊板的灌注。防溢管在自密實混凝土混凝土澆筑完成后3h后拔除，并在板面預(yù)留孔位置插入“S”型鉤筋，進(jìn)行灌注口（或防溢孔）的混凝土收面。調(diào)節(jié)器及壓板支架應(yīng)在自密實混凝土終凝后拆除。

4.9 道岔鋼軌件安裝及精調(diào)。

嚴(yán)格按照道岔鋪設(shè)圖進(jìn)行道岔組裝，組裝道岔時嚴(yán)格控制道岔鋼軌與已成型道岔板的相對位置。道岔組裝完畢后，對道岔的軌道幾何尺寸進(jìn)行檢查。對局部超標(biāo)的地方，采用道岔鋼軌扣件進(jìn)行調(diào)整。

5. 解決的關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用情況分析

上海軌道交通12號線虹梅路車站國內(nèi)外首次在地鐵有岔站采用板式軌道結(jié)構(gòu)，解決的關(guān)鍵技術(shù)如下：

（1）傳統(tǒng)的道岔整體道床采用軌排法現(xiàn)澆模式，道岔軌排依據(jù)道岔控制基標(biāo)和加密基標(biāo)人工通過L尺、弦線、軌距尺調(diào)整，現(xiàn)場一次澆筑混凝土工作量大，施工質(zhì)量難以控制。新的方案采用預(yù)制板道岔，道岔板精調(diào)依據(jù)軌道基礎(chǔ)控制網(wǎng)通過調(diào)板軟件實現(xiàn)數(shù)字化精調(diào)，可大幅度提高道床的質(zhì)量和后期道岔鋼軌件安裝精度。

（2）結(jié)合地鐵限界和現(xiàn)有鋪軌工裝配置能力，提出了合理的道岔板分段長度，總結(jié)了地鐵道岔預(yù)制板吊裝、運輸、鋪設(shè)、精調(diào)及自密實混凝土灌注成套施工技術(shù)。

（3）開發(fā)了適用于道岔區(qū)段的軌道板精調(diào)配套軟件和道岔板三向調(diào)整器，實現(xiàn)了道岔板數(shù)字化精調(diào)。

（4）道岔作為地鐵運用中的關(guān)鍵設(shè)備及容易出現(xiàn)故障的部件，板式道岔提高了道岔的整體框架性和道岔鋪設(shè)的精度，從建設(shè)全壽命周期考慮，減少后期運營維修工作量和事故出現(xiàn)的概率，有效地降低后期運營維護(hù)成本。

上海地鐵12號線于2015年12月19日運營通車，列車經(jīng)過板式道岔區(qū)運行平穩(wěn)安全，繼上海地鐵12號線后，上海軌道17號線公司標(biāo)段應(yīng)用了19組板式道岔。該技術(shù)將為地鐵板式道岔設(shè)計及鋪設(shè)提供很好的借鑒。

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